專利名稱：一種土方開挖方法及明挖隧道施工方法
技術領域：
本發明涉及建筑施工領域，更具體地說，涉及一種土方開挖方法。此外，本發明還涉及一種包括上述土方開挖方法的明挖隧道施工方法。
背景技術：
目前，明挖法是一種較為常見的土方開挖方法，明挖隧道施工方法則是一種較常用的隧道施工方法。下面結合附圖簡單介紹一下明挖隧道施工方法。如圖I和圖2所示，現有技術中的采用明挖隧道施工方法包括以下步驟步驟SI :工作機械在基坑中間沿著基坑的延伸方向，進行第一層土方開挖，并且在基坑的兩側預留寬約2m的土方暫不挖。 步驟S2 :待基坑達到預定的深度，并且將已開挖的土方運出基坑后，以預留土方的上表面作為架設第一道支撐I的工作面，進行第一道支撐架設。步驟S3 :待第一道支撐I架設完畢后，開挖預留土方。步驟S4 :接著開挖第二層土方，同樣在基坑的兩側預留寬2m的土方暫不挖。步驟S5 :待第二層土方開挖達到預定的深度后，以預留土方的上表面作為架設第二道支撐的工作面，進行第二道支撐架設。步驟S6 :接著開挖預留土方。步驟S7 :重復上述的工序，繼續開挖直至見底。步驟S8 :待基坑完全見底后，進彳了王體結構施工。由上述工作過程可知采用現有技術中的明挖法開挖土方時，需要一層一層的向下開挖，即將上一層土方完全開挖運走后再開挖下一層土方，這樣要見底即需要將基底上方的土方完全開挖運走，從而使得基坑見底速度較慢，見底時間較長。上述明挖隧道施工方法中，開挖土方的進度比較慢，而且待開挖土方完全見底后才可以進行主體結構的施工，因此該明挖隧道施工方法的施工時間較長，往往較難保證工期。另外，上述明挖隧道施工方法中，當將上層的土方開挖完畢后還要及時安裝支撐，當對下層的土方進行開挖時，工作機械2容易碰撞上方的支撐，進而易形成安全隱患；并且需要采用吊運或挖機水平轉運的方式將下層土方向基坑外運輸，然后再通過自卸汽車3將土方運走，這樣向基坑外運輸土方的方式較為復雜。因此，如何使得開挖土方見底速度較快是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。
發明內容
有鑒于此，本發明的目的是提供一種土方開挖方法，以實現開挖土方見底速度較快。本發明的另一個目的是提供一種明挖隧道施工方法，該明挖隧道施工方法可以使得施工時間較短，進而有效地保證工期。為實現上述目的，本發明提供如下技術方案一種土方開挖方法，包括以下步驟在基坑內開挖土方形成至少兩個臺階面；工作機械分別在所述臺階面上向下并向后開挖土方。優選地，所述向下并向后開挖土方具體為工作機械挖臺階面下方的土方，并將土方卸至上一級臺階面。優選地，所述在基坑內開挖土方形成至少兩個臺階面具體為將基坑分為至少兩段，在每段內單獨開挖土方均形成至少兩個臺階面。 優選地，所述在基坑內開挖土方形成至少兩個臺階面具體為在基坑內開挖土方形成三個臺階面。優選地，相鄰的兩個所述臺階面之間連接面的坡度在I : 0.5 I : I. 5之間。優選地，最上一級所述臺階面以下的各臺階面的長度為6 Sm。優選地，工作機械在最下一級臺階面上向下并向后開挖土方形成基底，相鄰的兩個所述臺階面之間和最下層的臺階面與基底之間的豎直距離為5 6m。一種明挖隧道施工方法，包括上述任一項所述的土方開挖方法，其中隨著各臺階面的后退，在已開挖的基坑內架設相應的支撐。優選地，在基坑內架設有支撐并且已見底的部位進行主體結構施工。優選地，待部分主體結構底板施工完畢后，拆除該部分的最下一道支撐。相對上述背景技術，本發明提供土方開挖方法中，在基坑內開挖土方形成至少兩個臺階面；這樣工作機械分別在各臺階面上向下并向后開挖土方。由上可知，由于處于不同高度臺階面上的工作機械同時向下并向后開挖土方，從而使得向下并向后開挖土方的速度較快，并且各個臺階面上的工作機械作業深度之和較大，可以實現局部開挖一次見底，即見底速度較快。本發明所提供的明挖隧道施工方法中包括上述土方開挖方法，其中隨著各臺階面的后退，在已開挖的基坑內架設相應的支撐。由于開挖土方可以較快見底，這樣架設支撐就可以與后續開挖土方同時進行，這樣就可以合理的分配施工空間，提高整體的施工速度，進而有效地保證了工期；還由于開挖土方的開挖面是下降并且后退的，因此在已開挖的基坑內架設支撐時，可以有效地避免與位于各個臺階面上的工作機械交叉作業，從而避免了工作機械與支撐之間碰撞，進而保證了施工安全。
圖I為現有技術所提供的明挖法的施工示意圖；圖2為現有技術所提供的明挖隧道施工方法的流程圖；圖3為本發明實施例所提供的明挖隧道施工方法的流程圖；圖4為本發明實施例所提供的土方開挖方法的施工示意圖；圖5為本發明實施例所提供的明挖隧道施工方法的施工示意圖；圖6為本發明實施例所提供的第二道/第三道支撐的結構示意圖。
具體實施例方式本發明的一個目的是提供一種土方開挖方法，以實現開挖土方見底較快。本發明另一目的是提供一種明挖隧道施工方法，該明挖隧道施工方法可以提高施工速度，有效地保證工期。下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明的保護范圍。如圖3所示，本發明所提供的土方開挖方法中，包括 步驟SOI，在基坑內開挖土方形成至少兩個臺階面。臺階面的數量通常是根據基坑的深度、工作機械的作業深度等因素而確定的。步驟S02，工作機械分別在各臺階面上向下并向后開挖土方。由于處于不同高度臺階面上的工作機械同時向下并向后開挖土方，從而使得向下并向后開挖土方的速度較快，并且各個臺階面上的工作機械作業深度之和較大，可以實現局部開挖一次見底，即見底速度較快。一般，向下并向后開挖土方具體為工作機械挖臺階面下方的土方，并將土方卸至上一級臺階面。如圖4所示，當具有兩個臺階面時，第二臺階面12上的工作機械16將土方卸至第一臺階面11上；當具有三個臺階面時，第三臺階面13上的工作機械17將土方卸至第二臺階面12上，第二臺階面12上的工作機械16將土方卸至第一臺階面11上；以此類推，當具有多個臺階面時，接力傳土的方式與上述相同。如圖5所示，第一臺階面11上的土方采用裝車運走方式，在工地通常可以采用自卸汽車18將土方運走，當然可以采用其它運輸機械；當開挖土方至基坑的端頭處時，隨著各臺階面的縮短，可以逐個減少相應工作面上的工作機械，當無法再用上述接力傳土的方法挖取基坑端頭剩余土方時，可采用垂直吊運的方式將基坑底部的土方運出，或者是采用長臂挖機挖取基坑底部的剩余的土方。由上可知，施工過程中主要采用這種接力傳土的方式將較低處的土方運送到地面，從而就避免了吊運的方式運土，進而使得運送簡單、方便。為了進一步提高土方開挖的速度，基坑內開挖土方形成至少兩個臺階面這個步驟，具體為將基坑分為至少兩段，在每段內單獨開挖土方均形成至少兩個臺階面。這樣每段就可以單獨進行施工，增加了工作面，進而有效地提高了施工速度。對于分段數量具體可以根據施工現場所處的地形條件、工程量大小以及工期要求等條件將基坑適當分段，一般情況分段長度在100 200m之間，當然也不限于這個長度，可以根據實際情況靈活把握。一般情況城市隧道的深度為18m左右，而通常會選用作業深度為6m的挖機進行挖掘，因此本發明實施例在在基坑內開挖土方形成至少兩個臺階面時優選在基坑內開挖土方形成三個臺階面。這樣就可以有效地利用工作機械，減少工作機械的投入。以具有三個臺階面為例，簡單介紹一下各工作面的工作機械的布置起初開挖土方的第一臺工作機械，退挖作業的長度和深度達到第二臺工作機械作業條件時，一般可以根據選用的工作機械的種類、型號而定，放置第二臺工作機械在第二臺階面12上，以此類推。由于通常基底以上O. 3m范圍內的土方可以采用人工開挖，以防止大型設備挖土擾動基底，所以使放置在第三臺階面上的工作機械17能挖至基底以上O. 3m為宜。當然具有其它數量的臺階面時工作機械的布置情況與上述具有三個臺階面時工作機械的布置情況相同。為了防止土體坍塌，保證各臺階面的安全，可以使相鄰的兩個臺階面之間連接面的坡度在I : O. 5 I : I. 5之間。具體如圖4所示，第一臺階面11與第二臺階面12之間連接面的坡度在I : 0.5 I : I. 5之間；增加臺階面時，第二臺階面12與第三臺階面13之間連接面的坡度也在I : O. 5 I : I. 5之間，以此類推。當然在施工中根據不同的土層情況合理設置坡度，一般來說，砂層、砂卵石層等自穩定性較差的地層，留取坡度一般較緩，I : I I : I. 5為宜；對粘土、黃土等自穩性較強的地層，留取坡度相對可以較陡，
I: 0.5 I : I為宜，具體參數根據不同的地層情況而定，當然也不局限于上述的范圍，也可以根據實際施工情況靈活設置。此外，由于下一級臺階面上的工作機械挖土并且將土卸至上一級臺階面上，因此下一級臺階面的長度太長不便于卸土，下一級臺階面的長度太短不便于工作機械活動，所以在本發明實施例中優選設置第一臺階面以下的各臺階面的長度均為6 Sm。即第二臺階面12的長度為6 Sm，當增加臺階面時，第三臺階面13的長度也可以為6 Sm，以此類推，再增加的臺階面也可以為6 Sm，當然也可以根據工作機械的型號和基坑的寬度的不同而異。一般工作機械在最下一級臺階面上向下并向后開挖土方形成的基底與最下層的臺階面和相鄰的兩個臺階面之間的豎直距離的設置是根據所選用的工作機械的最大挖土深度而確定的，通常較常使用的工作機械的最大挖土深度為5 6m，因此本發明實施例優選將相鄰的兩個臺階面之間和最下層的臺階面與基底之間的豎直距離均設置為5 6m。為了便于基坑側壁錨噴作業，一般將相鄰的兩個臺階面之間和最下層的臺階面與基底之間每隔I. 5m分為一層。
應用實例北京軌道交通昌平線土建施工01合同段工程位于北京西北部平原地區，明挖區間全長1718m，基坑平均深度18m，基坑平均寬度16. 5m，地質情況主要為粉土、粘土、中粗砂及砂卵石。采用上述土方開挖方法，即分為第一臺階面、第二臺階面和第三臺階面，第一臺階面與第二臺階面、第二臺階面與第三臺階面的豎直距離均為5. 4m，第三臺階面與基底之間的豎直距離為5. 7m, 3臺挖機分別分布在第一臺階面、第二臺階面和第三臺階面上，并且同時退挖作業，接力傳土，僅用半個月時間就到達了基坑見底的條件，顯著提高了工作效率，有效地保證了工期要求。本發明還提供了一種明挖隧道施工方法，該明挖隧道施工方法包括上述任一實施例中所描述的土方開挖方法，如圖5所示，其中隨著各臺階面的后退，在已開挖的基坑內架設相應的支撐，可以架設兩道支撐，即為第一道支撐110和第二道支撐112，也可以架設三道支撐，即為第一道支撐110、第二道支撐112和第三道支撐114，當然根據不同的基坑深度，設置相應的支撐數量，一般在開挖至架設支撐的位置以下O. Sm時，及時架設。由于開挖土方可以較快見底，這樣架設支撐就可以與后續開挖土方同時進行，這樣就可以合理的分配施工空間，提高整體的施工速度，進而有效地保證了工期；還由于開挖土方的開挖面是下降并且后退的，因此在已開挖的基坑內架設支撐時，可以有效地避免與位于各個臺階面上的工作機械交叉作業，從而避免了工作機械與支撐之間碰撞，進而保證了施工安全。當然為了架設支撐的步調與土方開挖的步調一致，可以按照自上而下，從前向后的順序架設。在上述實施例的基礎上，根據具體情況，如遇不良地質，在開挖土方之前可以采取地基加固處理，當地下水位標高高于結構底板標高時，在基坑開挖之前，需要對基坑進行降水作業。通常地基加固處理的方法有旋噴樁加固止水、深層水泥攪拌樁加固處理等，待土方開挖到一定的深度后，第一道支撐110與冠梁19固定，如圖6所示，在地基上固定牛腿，在牛腿上設置圍檁，在架設第二道支撐112處架設第二道圍檁111，第二道支撐112與第二道圍檁111固定，還可以在架設第三道支撐114處架設第三道圍檁113，第三道支撐114與第三道圍檁113固定。一般，本領域的技術人員會在架設有支撐并且已開挖見底的基坑內進行主體結構施工。這樣主體結構的施做就可同基坑開挖平行進行，由于主體結構可以及時施做，從而就可以保證支撐支護和圍巖的穩定性，進而有效地保證了施工的安全。另外，在部分主體結構底板施工完畢后，可以拆除該部分的最下一道支撐，這樣可 以將拆除的支撐用于后續支撐中，有效地減少支撐的使用數量，進而降低了施工成本。一般情況，主體結構施工可以包括以下工序基底整平、測量及驗收，墊層、底板防水層、防水保護層施工，結構底板鋼筋、模板、混凝土施工，支架搭設、頂板底模鋪設，側墻防水層及保護層施工，側墻、中隔墻鋼筋、模板施工，頂板鋼筋、堵頭模、混凝土施工，頂板防水層及保護層施工，土方回填、逐層拆除支撐、恢復道路，當然在土方開挖和主體結構施工的全過程中可以進行基坑監測，做到信息化施工。采用上述實施例中所描述的明挖隧道施工方法可以合理分配施工空間，顯著提高了施工速度，有效地保證了工期。以上對本發明所提供的一種土方開挖方法和明挖隧道施工方法進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。
權利要求
1.一種土方開挖方法，其特征在于，包括以下步驟 在基坑內開挖土方形成至少兩個臺階面； 工作機械分別在所述臺階面上向下并向后開挖土方。
2.如權利要求I所述的土方開挖方法，其特征在于，所述向下并向后開挖土方具體為工作機械挖臺階面下方的土方，并將土方卸至上一級臺階面。
3.如權利要求I或2所述的土方開挖方法，其特征在于，所述在基坑內開挖土方形成至少兩個臺階面具體為將基坑分為至少兩段，在每段內單獨開挖土方均形成至少兩個臺階面。
4.如權利要求I或2所述的土方開挖方法，其特征在于，所述在基坑內開挖土方形成至少兩個臺階面具體為在基坑內開挖土方形成三個臺階面。
5.如權利要求I或2所述的土方開挖方法，其特征在于，相鄰的兩個所述臺階面之間連接面的坡度在I : O. 5 I : I. 5之間。
6.如權利要求I或2所述的土方開挖方法，其特征在于，最上一級所述臺階面以下的各臺階面的長度為6 8m。
7.如權利要求I或2所述的土方開挖方法，其特征在于，工作機械在最下一級臺階面上向下并向后開挖土方形成基底，相鄰的兩個所述臺階面之間和最下層的臺階面與基底之間的豎直距離為5 6m。
8.一種明挖隧道施工方法，其特征在于，包括上述權利要求I至7任一項所述的土方開挖方法，其中隨著各臺階面的后退，在已開挖的基坑內架設相應的支撐。
9.如權利要求8所述的明挖隧道施工方法，其特征在于，在基坑內架設有支撐并且已見底的部位進行主體結構施工。
10.如權利要求9所述的明挖隧道施工方法，其特征在于，待部分主體結構底板施工完畢后，拆除該部分的最下一道支撐。
全文摘要
本發明涉及建筑施工領域，特別涉及一種土方開挖方法，在基坑內開挖土方形成至少兩個臺階面；這樣工作機械分別在各臺階面上向下并向后開挖土方。由上可知，由于處于不同高度臺階面上的工作機械同時向下并向后開挖土方，從而使得向下并向后開挖土方的速度較快，并且各個臺階面上的工作機械作業深度之和較大，可以實現開挖一次見底，即見底速度較快。本發明還提供了一種明挖隧道施工方法，包括上述土方開挖方法，其中隨著各臺階面的后退，在已開挖的基坑內架設相應的支撐。這樣架設支撐可以與后續開挖土方同時進行，從而就可以合理的分配施工空間，提高整體的施工進度，進而有效地保證了工期，并且還避免了工作機械與支撐之間碰撞，保證了施工安全。
文檔編號E02D29/045GK102758442SQ20111010870
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月28日 優先權日2011年4月28日
發明者張東, 李小剛, 趙桂和 申請人:成都中鐵隆工程集團有限公司